IAV utvecklar ny avgasrening till dieselmotorer som startar sekundsnabbt

IAV utvecklar ny avgasrening till dieselmotorer som startar sekundsnabbt

Som vi berättat förut är låga avgasnivåer naturligtvis bra och nödvändigt, men ännu viktigare är att avgasreningen startar snabbt. Amerikanska studier visar att 30 sekunders körning efter kallstart kan ge lika stora avgasutsläpp som en varm bil som körts 15–50 mil.

Eftersom de flesta bilister kör rätt korta sträckor är varje förkortning av kallstartfasen – innan avgasreningen startar – mycket viktig för att få ner avgasutsläppen. Biltillverkarna får allt hårdare press på att verkligen lyckas med detta då de under de närmaste åren ska få utsläppen mätta under verklig körning, så kallad RDE (Real Drive Emissions).

Det tyska utvecklingsföretaget IAV har forskat på området och kommit fram till några förvånansvärt enkla idéer. Alla dieselmotorer (och nästan alla bensinmotorer) har turbomatning och traditionellt sitter turboaggregatet direkt på avgasgrenröret. För att snabbt värma upp katalysatorn brukar den hamna så nära turbon det går, följd av partikelfilter och NOx-fälla (eller SCR-rening med AdBlue).

Turboaggregatet tar till vara på den energi som finns i de uppvärmda avgaserna, vilket bidrar till en högre verkningsgrad. Men det är också så att turboaggregatet "stjäl" cirka 100–150 grader av värmen innan avgaserna når katalysator och partikelfilter. Med en varm motor spelar detta ingen roll, då jämnas temperaturerna ut och stabiliseras. Men under kallstartfasen har det stor betydelse.

IAV vände helt enkelt på ordningen och lät avgaserna istället komma direkt till katalysatorn, tätt följda av partikelfiltret. Tittar man på bilden så ser man en stor "burk" där katalysator och partikelfilter är sammanbyggt. Först efter denna inledande avgasrening kommer turboaggregatet. Denna enkla rockad gav stor effekt:

"Vid kallstart och låg belastning värmdes komponenterna för avgasreningen upp mycket snabbare och hölls på en högre nivå," berättar Matthias Diezemann som är forskningsledare vid IAV. "Efter kallstart tar det bara några sekunder innan fordonet kommit ner till ett avgasutsläpp som ligger inom det tillåtna området."

Genom att göra denna rockad mellan turbo och avgasrening sänks NOx-nivåerna vid låg last till en femtedel, jämfört med konventionell teknik på EU6-motorer.

Men som alltid finns det en baksida på myntet. IAV säger att man måste forska mer och göra långtidstester för att se om avgasturbinen slits eller smutsas ner mer med den omvända ordningen i avgassystemet. Ett annat problem som behöver lösas är att motorn får en dålig gasrespons direkt efter kallstart.

Problemet med dålig gasrespons är övergående men det skulle kunna lösas med hybridteknik där det finns en elmotor som kan stötta dieselmotorn. Elmotorn skulle maskera den initiala, försämrade körbarheten. En annan lösning vore att installera en eldriven kompressor – elektrisk turbo som det ibland kallas – för att ge dieselmotorn bättre respons. Då behövs sannolikt ett 48V-system och denna teknik är på väg ut på allt fler bilmodeller och är lämpliga att kombinera med lätthybrider.

De tester som IAV utförde gjordes på en fyrcylindrig 2,0-liters dieselmotor. Erfarenheterna man samlade pekar mot att de här tekniska lösningarna kan göra en dieselmotor lika effektiv som en bensinmotor när det gäller avgasrening under verklig körning.

Tekniken lämpar sig från C-segmentet (Golf-klass) och uppåt. Enligt IAV är det teknik som relativt snart kan gå i serieproduktion och därmed påtagligt förbättra avgasreningen på dieselmotorer.

Källa (pdf-dokument): IAV Innovative Close-Coupled Exhaust Gas

 

Till vänster ser vi det traditionella sättet att placera komponenterna i ett avgassystem. Först kommer turboaggregatet, sedan "resten". DOC står för katalysator (diesel oxidation catalyst) och SCRF är den kombinerade enheten av partikelfilter och NOx-rening.

Avgasreningens komponenter kommer direkt efter det korta grenröret. Därmed värms katalysator och partikelfilter upp direkt, sekundsnabbt.

Håll dig uppdaterad med nyhetsbrevet!
Den här tekniken vill jag se på nya dieselmodeller!
404
33